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1、目錄
1.設計題目
1.1 課程設計的要求
1.2工作原理
1.3 設計任務
1.4 設計數(shù)據(jù)
2?機構基本參數(shù)機機構運動簡圖 ……
3?運動分析
3.1 速度分析 ………………………
3.2加速度分析 ……………………
4. 動態(tài)靜力分析 ………………………
4.1 取構件 5、6基本桿組為示力體
4.2取構件 3、4基本桿組為示力體
4.3取桿件 2為示力體
1設計題目
1.1課程設計的要求
電動機軸與曲柄軸 2平行,刨刀刀刃 E點與鉸鏈點C的垂直距離為
50mm,使用壽命10年,每日一班制工作,載荷有輕微沖擊。允許曲柄 2
轉速偏差為土 5%。要
2、求導桿機構的最大壓力角應為最小值。執(zhí)行構件的傳 動效率按0.95計算,系統(tǒng)有過載保護。按小批量生產規(guī)模設計。
1.2工作原理
牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工
件的平面切削加工的機床。 圖1為其參考示意圖。電動機經過減速傳動裝置
(皮帶和齒輪傳動)帶動執(zhí)行機構(導桿機構和凸輪機構)完成刨刀的往復 運動和間歇移動。刨床工作時,刨頭 6由曲柄2帶
(a)機械系統(tǒng)示意圖 (b)刨頭阻力曲線圖
動右行,刨刀進行切削,稱為工作行程。在切削行程 H中,前后各有一段
0.05H的空刀距離,工作阻力 F為常數(shù);刨刀左行時,即為空回行程,此行 程無工作阻力。在刨
3、刀空回行程時,凸輪8通過四桿機構帶動棘輪機構, 棘
輪機構帶動螺旋機構使工作臺連同工件在垂直紙面方向上做一次進給運動, 以便刨刀繼續(xù)切削。
(c)執(zhí)行機構運動簡圖
圖1牛頭刨床
1.3設計任務
(1) 根據(jù)給定的工作原理和設計數(shù)據(jù)確定機構的運動尺寸, 按照指定位置畫出機構運動簡圖。要求用圖解法設計,并將設計 結果和步驟寫在設計說明書中。
(2) 導桿機構的運動分析。用圖解法求出指定位置處刨頭6的
位移、速度、加速度及導桿4的角速度和角加速度,計算過程詳 細寫在說明書中。
(3) 導桿機構的動態(tài)靜力分析。用圖解法求出自己作業(yè)要求位 置處的平衡力矩和功率。
1.4設計數(shù)
4、據(jù)
題 號
3
導桿 機構 運動 分析
轉速 n2(r/min)
50
機架 10204 (mm)
430
工作行程H(mm)
400
行程速比系數(shù)K
1.40
連桿與導桿之比IBC / I04B
0.36
導桿 機構 動態(tài) 靜力 分析
工作阻力Fmax(N)
3800
導桿質量m4 (kg)
22
滑塊6質量m6 (kg)
80
導桿4質心轉動慣量 Js4 (kg ? m2)
1.2
2機構基本參數(shù)機機構運動簡圖
180
180 -
得出=30
5、
O2A OzOqSi n( /2) =111.3mm
O4B (H/2)/sin( /2) 772.7mm
BC O1 Lbc / Lo4b
231.8mm
y O4B (O4B o4Bcos( /2))/2 746.4mm
3運動分析
3.1速度分析
由運動已知的曲柄 A點開始,列兩構建重合點間速度矢量方程,求構 件4上A點的速度VA4,因為
型=2 n n60 rad/s=5.24rad/s
U3= U2=32 lo2A=5.24
6、0111m/s=0.582 m/s (丄 O2A) 得
U4= LA3+ IA4A3
大小 ? " ?
方向 丄O4A 丄O2A // O4B
取極點p,按比例尺
卩v=.01(m/s)/mm,作速度多邊形如圖
1-2并求
構件4的角速度W4和構件4上B點速度vB以及構件4與構件3上
重合點的相對速度 vA4A3 。因為
uA4=pa4 ? w=48X 0.01 m/s =0.48 m/s
34 = U4/ 1O4A ?U=1.10rad/S其轉向為順時針方向且W3 W4
ub= (04 lo4B =1.1 X 0.7727m/s=0.85m/s
vA4A3
7、 va4a3 0.01X9m/s=0.09 m/s
對構件5上的B、C點,列同一構件兩點間的速度矢量方程:
U = U5 + UB5
大小 ? " ?
方向// XX 丄O4B 丄BC
vc vpc=0.01X83.5m/s=0.835 m/s
W5 vcb /lbc=0.06/0.232rad/s=0.259rad/s
3.2加速度分析
由運動一致的曲柄上 A 點開始,列構件重合點間加速度矢量 方程,求構件4上A點加速度aA4 .因為
aA2 aA3 aA2 W2lo2A (2 n2 /60) lo2A=3.05 m/ s aA4A3 k=2 o3 U4A3 =2 X 1.
8、1 X 0.09=0.198m/s2
aA4n=342XlO4A=1.12X0.528=0.637 m/s2
acnb W52lcb 0.272 2X0.232=0.017 m/s2
所以
n t k r
aA4 = a A4 + a A4 = a A3 + a A4A3 + a A4A3
大小 V ? V V ?
方向 A— 04 丄QB A TQ丄QB(向左下)// O4B
的構件4上B點和質心S點加速度aB和as4,用構件4上A 點的切向加速度aA4,求構件4的角加速度a4。因為
I I
aA4 Pa4=0.03 X 23m/s2 =0.69 m/s2
I
9、aB = pb=0.03 X 33m/s2=1.024 m/s2
as4 =0.5 X aB =0.512 m/s2
t 2
a 4=aA4/lo4A=0.483rad/s
3c5= 3B5+ 2b5B5"+ a c5B5 “
大小
方向 // XX V C f B
丄BC
Pc =0.03 X 16.5m /s2 =0.495 m/ s2
5 acb /1bc 3.81 rad /s2
4動態(tài)靜力分析
首先依據(jù)運動分析結果,計算構件 4的慣性力Fi4 (與s4反向)、
構件4的慣性力矩Mi4
(與 反向,逆時針)、構件4的慣性力平移距
離lh4
10、、構件6的慣性力矩Fi6 (與
反向)。
Fi4=m4a$4 G4 a$4/g 11.3N
Mi4= 4Js4 0.483 X 1.2=0.58Nm
ih4 = Mi4/ Fi4=51.33mm
Fi6 二m6 as6 =39.6N
4.1取構件5、6基本桿組為示力體(如圖所示) 因構件5為二力桿,
衡方程:
只對構件(滑塊)6作受力分析即可,
首先列力平
R65
R54
RF6
Fi6
R56
大小:?
方向:丄xx
// xx
// xx
丄xx
// BC
5 Tf ]
枸鐘b愛方必析 f^-4—fH*也
按比例尺 F
11、 =40N/mm作力多邊形,如圖所示求出運動反力 只56和尺6。
Rs6 =3850N R16=625N
4.2取構件3、4基本桿組為示力體
先取構件4,對04點列力矩平衡方程,求出反力 R34 :
R34 R43 R54 R45
M o4 0 尺4 1 hl Fi4 1 h2 G4 1 h4 R341 o4A 0
R34 =5730.1 n
再對構件4列力平衡方程,按比例尺
50N/mm
求出機架對構件4的反力 Rl4
F
0 R54
G4
Fi4
R34
R!4 0
大小
V
V
V
V
?
方向
〃BC
丄XX
V
丄O4A
?
R4=403X3=1950 N
4.3取桿件2為示力體
R34 R43
R32=Rl2
F 0 F32 +R12 =0 , R2=5730.1N
M ? 0
R32 lb Mb 0
Mb =596.0 Nm